基因芯片差异表达和聚类分析(20171030).pdf
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基因芯片差异表达和聚类分析
2017/10/30
概要
1. 什么是基因芯片
2. 基因芯片数据的低层次处理
3. 基因芯片数据的高层次分析
4. 常用的基因表达数据库
5. 用R和Bioconductor进行基因芯片数据分
析
中心法则提出(Crick,1958)
分子生物学的中心法则:细胞中的基因最主要是通过
从DNA转录到RNA (mRNA)、再翻译成蛋白质来发挥
作用的。
基因表达:把储存在DNA中的遗传信息经过转录和翻
译,转变为具有生物活性的蛋白质分子。
根据目前的认识,人类基因组中编码蛋白质产物的基
因的总数大约在20000~30000之间或者更多。
基因的表达具有时空性,基因在人体内不同组织的细
胞中、在细胞不同的发育阶段有着不同的表达量,即
所转录出的mRNA的丰度。
应用基因芯片可以直接检测mRNA的种类和丰度,是研
究基因表达的有力工具。
研究基因表达的实验方法
1. Northern-Blotting技术 仅适用于单
个或较少几个基因。
2. 基因芯片(又称DNA微阵列Microarray)
能够在一个几平方厘米的芯片上放
置对应于成千上万个基因的DNA探针,从而
同时测定这些基因在样品中的表达。
基因芯片的基本原理
基因芯片原理的基础是DNA的碱基
配对原理:
腺嘌呤(A )
胸腺嘧啶(T )
鸟嘌呤(G )
胞嘧啶(C )
A和T 、G和C分别能形成紧密的配
对,这也是生物体内使得DNA能够
复制和转录的基本机制。
这种配对的形成过程称为杂交
(hybridization)。
利用杂交这一原理,基因芯片采用一段已知序列的核酸
作探针(probe)来检测与之配对的核酸序列的存在及其
丰度。
1. 固定大量的DNA探
针在一张面积很小的芯
片上;
2.使样品中的核苷酸片
断与相应的探针杂交;
3. 通过荧光成像获得
每个探针上杂交的分子
的浓度;
4. 再通过后期的处理
即可获得相应的基因表
达量。
根据探针制备和固定技术的不同,基因
芯片主要分为:
(1) cDNA芯片(printed cDNA microarray)
(2) 寡核苷酸芯片(oligonucleotide microarray )
cDNA芯片
cDNA是从mRNA通
过反转录过程得到的
DNA。
cDNA芯片以反转录
的cDNA片断作为探
针。
cDNA芯片
首先需要构建cDNA
文库(cDNA library)
(即从实验材料中提取将要研究的基因的
mRNA,将它们反转录成cDNA,然后酶
切成不同片段并克隆到载体里)
然后从文库中选取特
定的cDNA片断,利
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